JPH03147568A - ディスク駆動装置 - Google Patents

ディスク駆動装置

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JPH03147568A
JPH03147568A JP28309289A JP28309289A JPH03147568A JP H03147568 A JPH03147568 A JP H03147568A JP 28309289 A JP28309289 A JP 28309289A JP 28309289 A JP28309289 A JP 28309289A JP H03147568 A JPH03147568 A JP H03147568A
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JP
Japan
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stator yoke
recesses
stator
cogging torque
recess
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JP28309289A
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Inventor
Yasuaki Imai
康章 今井
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Canon Electronics Inc
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、フロッピーディスク等の記録媒体としてのデ
ィスクを回転駆動して情報の記録または再生を行なうデ
ィスク駆動装置、特に薄型のディスク駆動装置に関する
ものである。
[従来の技術] 従来の薄型フロッピーディスク駆動装置(以下FDDと
いう)のディスクの回転駆動を行なうスピンドルモータ
(ディスク駆動モータ)部の構成を第6図〜第9図(A
)、(B)により説明する。第6図はFDDのスピンド
ルモータ部の側断面図、第7図は駆動マグネットの着磁
状態を示す説明図、第8図は駆動コイルの配置の説明図
、第9図(A)、(B)はステータヨークの平面図及び
側面図である。なおスピンドルモータは駆動マグネット
と駆動コイルが平面的に対向する面対向型と呼ばれるD
CCブラシレスモーフ3相のホールモータである。
まず第6図において、符号2は記録媒体としてのディス
クであり、このディスク2に対して不図示のへラドキャ
リッジに搭載された記録再生ヘッドである磁気ヘッド1
1が摺接することによりディスク2に情報の記録、再生
が行なわれる。
次に符号lはFDDの本体ベースとしてアルミダイキャ
スト又はプレス等で作られるシャーシである。シャーシ
lには大口径ラジアルベアリング3が止め輪4により固
定されており、ベアリング3の内輪内側にはスピンドル
5が固着されている。スピンドル5上にディスク2がク
ランプ部材30によりクランプされて保持される。
スピンドル5の下面には円板状のロータヨーク(以下、
ロータと略す)6が止めネジ12で固定されており、ロ
ータ6の上面には駆動マグネット7が固着されている。
駆動マグネット7は第7図のように中央に円形の穴7a
を有した円板状に形成されており、全周360°を所定
角度で偶数等分した偶数の領域が交互に異なる極性で着
磁されている。駆動マグネット7の磁力によりロータ6
が第6図中上方向に力を受け、その力でベアリング3に
予圧がかけられる。
次に符号8はディスク駆動モータの駆動制御回路を設け
たPCB (プリント回路基板)であり。
駆動マグネット7上で駆動マグネット7に平行に対向し
てシャーシlに固定されている。PCB8の上面に駆動
コイル9が固定されている。更に駆動コイル9上にステ
ータヨ〜り(以下、ステータと略す)lOが設けられて
おり、駆動コイル9を挟んで駆動マグネット7と平行に
対向してシャーシlに固定されている。ステータlOと
ロータ6とで駆動マグネット7の磁路が構成される。
ステータIOは第9図(A)、(B)に示すように円板
状に形成されており、更に半径方向に沿うほぼ矩形状の
凹部10aが絞り加工により形成されている。凹部10
aは磁気ヘッド11が第6図中矢印F、F’方向に移動
するのに必要なスペースを確保するために形成されてい
る。即ち磁気ヘッド11は凹部10a内で矢印F、F°
方向に移動される。
ところでPCB8とステータ10の間で凹部10aの部
分には駆動コイル7を配置するスペースがない。このた
め駆動コイル7は第8図のように配置されている。即ち
ここでは駆動マグネット7の着磁を第7図のように14
極(4極×3+2極)として、第8図のように駆動コイ
ル7は9個(3個×3相)で、駆動マグネット7の2極
に相当する部分をステータloの凹部10aを避けるス
ペース15としてあけて全体として円形に配設される。
そしてスペース15内にステータlOの凹部10aが臨
まされる。
このような構成の下に周知の3相全波駆動力式で駆動コ
イル9の通電を切り変えることにより、駆動コイル9と
駆動マグネット7間に作用する磁力によってロータ6が
回転し、スピンドル5が回転し、ディスク2が回転駆動
される。そしてディスク2に磁気ヘッド11が摺接して
情報の記録。
再生がなされる。
以上のようなスピンドルモータ部の構造によれば、駆動
コイル9を配置するスペースの一部を磁気ヘッド11の
移動のためのスペースとして使用し、更に大口径ベアリ
ング3の内側にスピンドル5を潜り込ませることにより
、ディスク駆動装置の薄型化が図れる。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら上記従来例では、ステータlOに凹部10
aが形成されていることにより駆動マグネット7の吸引
力が周方向において非対称になるため、次の様な欠点が
あった。
(1)コギングトルクが発生してトルクリップルが太き
(なり1回転精度が悪くなり、振動音も発生する。又起
動トルクも減少する。
(2)吸引力のアンバランスが発生するため。
クランプ部材30及びベアリング3に偶力が発生し、デ
ィスククランプ面が傾いてしまい、クランプをうまく行
なえなくなる場合がある。又ベアリング3の予圧もアン
バランスになりベアリング3の劣化が促進される。 本
発明の課題はこのような欠点を解消することにある。
[課題を解決するための手段1 上記の課題を解決するため本発明によれば。
ロータヨークに固着された円板状の駆動マグネットと、
該マグネットに対向して設けられた複数の駆動コイルと
、該コイルを挟んで前記マグネットと対向する円板状の
ステータヨークから構成されたモータによりディスクの
回転駆動を行なうディスク駆動装置において、前記ステ
ータヨークに、記録再生ヘッドを移動するのに必要なス
ペースを確保するための第1の凹部と、該凹部により発
生するコギングトルクを相殺するコギングトルクを発生
するための第2の凹部が形成された構造を採用した。ま
たステータヨークの形状もコギングトルクを最小にする
ような形状を採用した。
[作 用] このような構成によれば、ディスク駆動モークにおいて
ステータヨークの第1の四部により発生するコギングト
ルクが第2の凹部により発生するコギングトルクで相殺
される。また相殺されきれずに残ったコギングトルクも
コギングゴルフを最小にするようなステータヨークの形
状を採用することで小さくできる。
[実施例1 以下、図を参照して本発明の実施例の詳細を説明する。
なお実施例はFDDにおいて面対向型のDCCブラシレ
スモーフ3相のホールモータ)からなるスピンドルモー
タ部の構造を一部変更したものである。実施例の各図に
おいて従来例の第6図〜第9図中と共通もしくは対応す
る部分には共通の符号が付してあり、共通部分の説明は
省略する。ただし実施例の図においてモータの駆動コイ
ルは各コイルとその相を区別するため91U、91V、
91W、920.92V、92W(7)符号で示す。
第1実施例 第1図〜第4図(A)、(B)は本発明の第1実施例を
説明するもので、まず第1図は同実施例によるFDDの
スピンドルモータ部の構成を示す分解斜視図である。
第1図において従来例の第6図に図示されていなかった
モータの構成部材として符号13a、13bは駆動マグ
ネット7の回転位相を検出するためのホール素子である
。また符号14は磁気ヘッド11を搭載して移動するヘ
ッドキャリッジである。シャーシ1にはへラドキャリッ
ジ14の移動に必要なスペースを確保するための長穴1
aが形成されている。
第1図の構成において第6図以下の従来例と異なるのは
l)ステータIOの形状、 2)駆動マグネット7の極数、 3)駆動コイルの数と配置と形状、 である、以下、上記3点について説明する。
まずステータIOの形状について第1図と第2図(A)
、(B)により説明する。これらの図に示すようにステ
ータlOは円板状に形成されており、磁気ヘッド11が
ディスク2の径方向に移動するのに必要なスペースを確
保するためにステータlOの半径方向に沿うほぼ矩形状
の凹部10aが絞り加工により形成されている。ここま
では従来例と同様であるが1本実施例のステータlOで
はこの第1の凹部10aの他に更に第2の凹部10bが
形成されている。
凹部tobはスピンドルモータにおいて凹部10aによ
り発生するコギングトルクを相殺するコギングトルクを
発生するためにステータlOに形成されており、ステー
タlOの凹部10aと異なる半径方向に沿うほぼ矩形状
で、断面形状が凹部10aと同形状の台形であり、幅り
と深さDが凹部10aと同じに形成されている。
凹部10a、fobの位置関係は第1図と第2図(A)
に示した凹部10a、jobのなす角度φにより決めら
れる。ここで角度φは、駆動マグネット7が全周360
°を所定角度θで偶数等分した偶数の領域が交互に異な
る極性で着磁されたものとして、前記l極の着磁領域の
角度θに関連して定める。駆動マグネット7の極数をP
としてl極の着磁領域の角度θは2π/P(rad)で
ある、凹部10a、Jobのなす角度φは。
nを0又は任意の整数として。
ψ”’ (2x / P )  (n + a ) r
 a dとする。ここでaはスまたは%または%のいず
れかであり、コギングトルクの回転角度依存性の違いに
より最適な値を選択する。ただし駆動マグネット7の吸
引力をなるたけバランスさせるために角度φはなるたけ
180°に近いものとするのが好ましい。
駆動マグネット7の極数は特に限定されるものではない
が、得られるトルクの大きさと、磁気ヘッド11が移動
できる凹部10aの幅を考慮して、本実施例では第1図
及び第3図に示すように12極とする。また本実施例で
はコギングトルクの周期は上記角度θの回転角としてα
は%とする。こπ似ら上記のことを考慮して本実施例に
おとする。
次に駆動コイルの数と配置と形状について説明する。駆
動マグネット7の極数が12fIj1であるから、3相
ホールモータの場合に駆動コイルは本来なら9個まで配
置できるが、本実施例ではステータlOの凹部10a、
lObを避けるために、第3図に示すようにコイル1個
分のスペース15とコイル2個分のスペース16をあけ
て、残りのスペースにコイル6個を全体として円形に配
置している。スペース15.16は回転軸に対して点対
象である。そしてスペース15.16内にそれぞれステ
ータlOの凹部10a、lObが臨まされる。
また第3図に示すように、6個の駆動コイルとして形状
が異なりトルク有効長が異なる2種類のコイルが設けら
れている。駆動コイル91U。
91V、91Wはトルク有効長が長くコイル920.9
2V、92Wより大きいトルクを発生する。コイル92
W、92Uは駆動マグネット7の回転位相を検出するた
めのホール素子13a、13bをPCB8上で駆動コイ
ルの内側に配置するため、有効長が短くなっている。コ
イル92Vは各相U、V、Wの出力トルクを等しくする
ためにコイル92U、92Wと同じ形をしている。U相
の出力トルクはコイル91U、920の和、■相はコイ
ル91V、92Vの和、W相はコイル91W、92Wの
和になる。
以上のような本実施例のスピンドルモータの構成によれ
ば、ステータlOの凹部10aにより発生するコギング
トルクを凹部10bにより発生するコギングトルクで相
殺できる。その様子を第4図(A)、(B)により以下
に説明する。
まず第4図(A)には駆動マグネット7の各磁極とステ
ータlOの凹部10a、jobとの位置関係が示しであ
る6凹部10a、10bは第1図、第2図(A)では約
165°離れているが、これは駆動マグネット7の回転
位相から見れば、x/l 2 (rad)= l 5°
雌れていることと同等である。
ここで駆動マグネット7が第4図(A)の矢印方向に回
転すると、凹部10aの存在によって駆動マグネット7
は第4図(B)に実線aで示す様なほぼ正弦波形で変化
するコギン六ルクを受ける。第4図(B)において、正
(+)は回転方向へのトルク、負(=)は回転方向と逆
方向へのトルクである。第4図(A)で示した回転位相
は第4図(B)の点Qの位相である。
ここで凹部lObの存在によって駆動マグネットは破線
すで示すような同様にほぼ正弦波形で変化するコギング
トルクを受ける。コギングトルクa、bは当然周波数お
よび強度が等しく、四部10a、■Obは駆動マグネッ
ト7の回転位相で見れば15°ずれており、19磁領域
の角度30°のl/2ずれているから、コギングトルク
bの位相はコギングトルクaの位相に対してトルク変化
の1周期の半分だけずれることになる。そして第4図(
B)から判るようにコギングトルクaはコギングトルク
bにより相殺される。
次にステータ10の凹部10aの形状による作用につい
て第1O図(A)、(B)および第11図を用いて説明
する。なお以下に説明する作用は凹部10a、fobに
ついて共通に言えることである。
第10図(A)は、はぼ矩形の凹部10aを有した本実
施例のステータIOと駆動マグネット7、第1O図(B
)は磁極の広がり角θと同じ角度だけ開いた扇形の四部
20aを有した比較例のステータ10’を示す。コギン
グトルクは、ステータ10.10’の半径方向に沿う凹
部10a、20aの側縁101.102,201゜20
2と駆動マグネットの磁極の境界線71゜72との位置
関係によって、その方向と大きさが決定される。
本実施例では第10図(A)に示すようにステータIO
の面に垂直に向かって見て、側縁lo1.102が磁極
の境界線71.72と対向した時に非平行で交わるため
、内周側のコギングトルクの方向と外周側のコギングト
ルクの方向が矢印で示すように逆方向となり、互いに相
殺する傾向にある。
これに対し比較例の第10図(B)では凹部20aの側
縁201,202が駆動マグネット7の磁極の境界線7
1.72と略平行であり、コギングトルクは内周側と外
周側で同方向で互いに強め合う傾向にある。
ここで第10図(A)、(B)の構成によるそれぞれの
コギングトルクの駆動マグネット回転角に対する角度依
存特性を示したものが第11図のグラフである。凹部1
0aを有する本実施例のステータの方がコギングトルク
が小さく、かつ、正弦波に近い形になっており、コギン
グトルクを相殺しやすい角度依存特性になっている。
なお、コギングトルクは凹部10aの側縁と磁極の境界
線71.72との位置関係で決まるため、第1O図(A
)に示す凹部10aの幅りを適当に選ぶことにより、さ
らに振幅の小さい、またさらに正弦波に近いコギングト
ルクを得ることができる。また凹部10aの形状として
ほぼ矩形であるが、凹部10aと対向する時の駆動マグ
ネッ^磁極と逆向きの扇形としても良い。
このように本実施例のFDDのスピンドルモータではコ
ギングトルクを相殺し小さくできるので、トルクリップ
ルが減少し、回転精度が向上し、振動音も低減される。
又起動トルクも大きくなる。
また本実施例ではステータ10の凹部10a、10bの
なす角度φを180°に近い角度にすることにより、駆
動マグネット7の吸引力がほぼバランスするため、クラ
ンプ部材30及びベアリング3にかかる偶力が小さくな
り、ディスククランプ面の傾きを防止でき、ディスク2
のクランプを良好に行なえる。又ベアリング3の予圧も
バランスがとれ、ベアリング3の劣化を防止できる。
更に本実施例では駆動コイルの有効長を長くできるコイ
ルは可能な限り長くとり、かつ各相で出力トルクが等し
くなる様に形状の異なる2種類の駆動コイルを組み合わ
せて適切に配置することにより、出力トルクを増大でき
る。
以上のようにして本実施例によれば高性能で信頼性の高
い薄型FDDを実現できる。
第2実施例 ところで上記第1実施例のステータ10の構造では駆動
マグネット7の吸引力のアンバランスが僅かに残ってし
まう、この点を改冴するには第2実施例として第5図(
A)、(B)に示すステータ10の構造を採用すれば良
い。
第5図(A)、(B)のステータlOでは、&B気ヘッ
ドの移動スペースを確保するための凹部10aは第1実
施例と同様であるが、コギングトルクを相殺するための
凹部が符号10c、10dで示すように2つ形成されて
いる。凹部10c、lOdはステータ10の径方向に沿
う直線状で深さDは凹部10aと等しいが1幅は半分の
L/2となっている。そして凹部10c。
10dが凹部10aとなす角度φ、φ°は互いに逆方向
にほば165aとする。
このような構造によれば、駆動マグネット7による凹部
10aの吸引力をFaとすると、凹部10cとlOdの
吸引力Fc、Fdは、F c = F d = (1/
 2 ) F aであるから、中心点Qを支点としてス
テータ10に対して紙面に垂直な方向に働く駆動マグネ
ット7の吸引力のモーメントFmを考えると。
Fm=Fa−(Fc+Fd)=0 となり、吸引力はバランスする。
このように本実施例では駆動マグネット7、ステー21
0間の吸引力をバランスさせることができ、吸引力のア
ンバランスによるスピンドル5やベアリング3の傾きを
防止できる。
一方、本実施例でコギングトルクについて考えると、凹
部10aのコギングトルクTaは駆動トルクの回転角を
θ(rad)とすると、Ta=τosin (12θ) 凹部10c、lodのコギングトルク゛ra。
Tbは Tc =  (t o /2)sin  (12(θ+
2x /12  X  5.51 )=−(r、 o/
2) 5in(12θ)Td=(τ、 / 2 )  
sin  (12(θ−2tt /12  x  5.
5) )ニー(て。/ 2 ) 5in(12θ)従っ
て全体のコギングトルクT totalはT tota
l = T a + T c + T d=(τ。−τ
o/2−t 、/ 2) 5ini12θ)=0 となり、コギングトルクも相殺される。
なお以上のような本発明の技術はFDDに限らず他のデ
ィスク駆動装置にも同様に適用できることは勿論である
[発明の効果] 以上の説明から明らかなように本発明によれば、ロータ
ヨークに固着された円板状の駆動マグネットと、該マグ
ネットに対向して設けられた複数の駆動コイルと、該コ
イルを挟んで前記マグネットと対向する円板状のステー
タヨークから構成されたモータによりディスクの回転駆
動を行なうディスク駆動装置において、前記ステータヨ
ークに、記録再生ヘッドを移動するのに必要なスペース
を確保するための第1の凹部と、該凹部により発生する
コギングトルクを相殺するコギングトルクを発生するた
めの第2の凹部が形成された構造を採用したので、ディ
スク駆動モータにおいてステータヨークの第1の凹部に
より発生するコギングトルクを第2の凹部により発生す
るコギングトルクで相殺でき、回転精度の向上、振動音
の低減、起動トルクの増大などが図れるという優れた効
果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1実施例によるディスク駆動装置の
ディスク駆動モータの構造を示す分解斜視図、第2図(
A)、(B)はそれぞれ同モータのステータヨークの平
面図および側面図、第3図は同モータの駆動コイルの配
置の説明図、第4図(A)は同モータのステータヨーク
の第1と第2の四部と駆動マグネットの磁極との位置関
係の説明図、第4図(B)は同モータにおけるコギング
トルクの相殺の様子を示す線図、第5図(A)、(B)
はそれぞれ第2実施例によるステータヨークの平面図お
よび側面図、第6図は従来のディスク駆動装置のディス
ク駆動モータ部の側断面図、第7図は同モータの駆動マ
グネットの着磁状態の説明図、第8図は同モータの駆動
コイルの配置の説明図、第9図(A)、(B)はそれぞ
れ同モータのステータヨークの平面図および側面図、第
1O図(A)、(B)はステータの凹部の形状による作
用の説明図、第ti図はコギングトルクの回転角依存特
性を示す線図である。 ■−・・シャーシ   2・・−ディスク3・・・ベア
リング  5・・・スピンドル6・・・ロータヨーク 
7・・−駆動マグネット8・・−プリント回路基板 10・・・ステータヨーク 10a・・・ヘッド移動スペース用の凹部10b、 l
Oc、 lOd・・−コギングトルク相殺用の凹部it
・−・磁気ヘッド 91U、91V、91N、920.92V、92W−駆
動コイルステーク/1糎1句日 第2図(B) 0凹絹’)10CIIで5リトルフ 介ンブヒ1しつオB秦ンn本を千さ、テ、す上製ごろW
i4図(E3) 第9図(B) コギしフ゛1−1シフの区坤ム鉤庵不欠^4存lぼヨ、
す府1つ第11図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)ロータヨークに固着された円板状の駆動マグネット
    と、該マグネットに対向して設けられた複数の駆動コイ
    ルと、該コイルを挟んで前記マグネットと対向する円板
    状のステータヨークから構成されたモータによりディス
    クの回転駆動を行なうディスク駆動装置において、前記
    ステータヨークに、記録再生ヘッドを移動するのに必要
    なスペースを確保するための第1の凹部と、該凹部によ
    り発生するコギングトルクを相殺するコギングトルクを
    発生するための第2の凹部が形成されたことを特徴とす
    るディスク駆動 装置。 2)前記駆動マグネットは全周を所定角度θで偶数等分
    した偶数の領域が交互に異なる極性で着磁されており、
    一方、前記ステータヨークの第1と第2の凹部はステー
    タヨークの異なる半径方向に沿うほぼ矩形状に形成され
    ており、該凹部のステータヨーク半径方向に沿う側縁は
    、前記駆動マグネットの磁極どうしの境界線と対向する
    時に、ステータヨークの面に垂直に向かって見て前記境
    界線と非平行になることを特徴とする請求項第1項に記
    載のディスク駆動装置。 3)前記駆動マグネットは全周を所定角度θで偶数等分
    した偶数の領域が交互に異なる極性で着磁されており、
    一方、前記ステータヨークの第1と第2の凹部はステー
    タヨークの異なる半径方向に沿うほぼ矩形状に形成され
    ており、第1と第2の凹部のなす角度は、nを整数また
    は0とし、αを1/4または1/2または3/4として
    、前記所定角度θの(n+α)倍にほぼ等しいことを特
    徴とする請求項第1項または第2項に記載のディスク駆
    動装置。 4)前記ステータヨークの第1と第2の凹部のなす角度
    は、180゜に前記所定角度θの1/4または1/2ま
    たは3/4を加えた角度、または180゜から前記所定
    角度θの1/4またはにまたは3/4を差し引いた角度
    にほぼ等しいことを特徴とする請求項第3項に記載のデ
    ィスク駆動装置。 5)前記複数の駆動コイルは、所定数の第1のコイルと
    、該コイルと形状が異なる1つの第2のコイルとが各相
    共通に設けられ、各相の出力トルクが等しくなるように
    各コイルが配設され結線されたことを特徴とする請求項
    第1項から第4項までのいずれか1項に記載のディスク
    駆動装置。 6)前記複数の駆動コイルは前記ステータヨークの第1
    と第2の凹部を避けるスペースをあけて全体として円形
    に配設され、前記スペース内に前記第1と第2の凹部が
    臨まされることを特徴とする請求項第1項から第5項ま
    でのいずれか1項に記載のディスク駆動装置。
JP28309289A 1989-06-27 1989-11-01 ディスク駆動装置 Pending JPH03147568A (ja)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
JP28309289A JPH03147568A (ja) 1989-11-01 1989-11-01 ディスク駆動装置
US07/543,106 US5124863A (en) 1989-06-27 1990-06-25 Disk drive device having reduced thickness

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JP28309289A JPH03147568A (ja) 1989-11-01 1989-11-01 ディスク駆動装置

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JP28309289A Pending JPH03147568A (ja) 1989-06-27 1989-11-01 ディスク駆動装置

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JP (1) JPH03147568A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010532155A (ja) * 2007-06-27 2010-09-30 ブルックス オートメーション インコーポレイテッド 揚上機能および低コギングの特性を伴うモータ固定子
US9752615B2 (en) 2007-06-27 2017-09-05 Brooks Automation, Inc. Reduced-complexity self-bearing brushless DC motor

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